海上风电场将有助于从大气中捕集二氧化碳

浩博电池网讯：近日，在美国马萨诸塞州和纽约州沿海，开发商正准备建造美国首批获得联邦政府批准的公用事业规模海上风力发电场，该风电场共74台涡轮机，可为47万户家庭供电。此外，美国东海岸还有10多个海上风电项目正在等待审批。

美国政府的目标是，到2030年海上风电装机容量将达到30吉瓦，足以为1000多万户家庭供电。

用风能等清洁能源取代化石燃料对阻止气候变化至关重要。但这种转变发生的速度还不够快，不足以阻止全球变暖。人类活动向大气中注入了大量二氧化碳，因此还必须从空气中捕集二氧化碳并永久封存。海上风电场具有独特的优势，既能做到这两点，又能省钱。

研究人员一直在探索将风力涡轮机与直接从空气中捕集二氧化碳并将其封存在海底天然储存库的技术相结合的可能性。这些技术的结合，可以降低碳捕集的能源成本，把对陆上管道的需求降至最低，从而减少对环境的影响。

几家研究团队和科技初创企业正在测试直接从大气中吸收二氧化碳的直接空气捕集装置。这些装置使用过滤器或溶液，从吹过的空气中捕集二氧化碳。过滤器一旦装满，就需要用电力和热来释放二氧化碳并重新开始捕集循环。这一过程要想实现净负排放，能源必须是零碳的。

目前，世界上最大的主动式直接空气捕集厂通过使用废热和可再生能源来捕集二氧化碳。该厂位于冰岛，能将从空气中捕集的二氧化碳注入地下的玄武岩中，在地下，二氧化碳与玄武岩发生反应并钙化，变成固体矿物。而类似的碳捕集过程也可以在海上风力涡轮机上实现。

如果把直接空气捕集系统与海上风力涡轮机结合起来，它们将直接从多余的风能获得清洁能源，并可将捕集的二氧化碳直接输送至海底储存，从而减少大规模管道系统建设成本。

研究人员正在研究直接空气捕集系统在海洋条件下如何运转。直接从空气中捕集二氧化碳的技术在陆地上的应用才刚刚开始，这项技术还需要进一步改进，以适应比陆地条件更加“恶劣”的海洋环境。但是现在就应该开始规划海上风电场碳捕集项目，以使风电场定位为碳封存的场所，并设计建设可共享平台、海底基础设施和电缆的网络。

风能是间歇式能源。人们对能源的需求也会发生变化。当风力发电能力大于需求时，生产就会减少，可以使用的电力就会流失。利用风力发电的多余电力来捕集空气中的二氧化碳并将其封存，提高了风能利用率。

例如，纽约州的目标是到2035年建成9吉瓦的海上风电装机容量，预计每年可提供27.5太瓦时的电力。根据美国此前的弃风率，要实现这一目标需要进一步扩建海上风力发电厂，预计到时每年将有825兆瓦时的电力盈余。假定直接从空气中捕集二氧化碳的效率继续提高并可以实现商业目标，这些多余的能源可用于每年捕集和封存超过50万吨二氧化碳。

仅仅使用多余的风能，就已能捕集超过50万吨二氧化碳，如果风电场碳捕集系统可以使用更多风能，其碳捕集和封存的潜力都会增大。

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）预计，为把全球变暖幅度控制在比工业化前水平低1.5摄氏度以内，本世纪必须从大气中捕集1000亿~1万亿吨二氧化碳。

研究人员估计，美国东海岸计划开发的海上风力发电项目附近的海底地质构造能够封存超过5000亿吨二氧化碳。玄武岩很可能也存在于该地区一连串被掩埋的盆地中，这可以进一步增强封存能力，使二氧化碳与玄武岩发生反应并随着时间的推移而固化，但地质勘探尚未对这些沉积物进行测试。同时规划发展风力发电和碳捕集，既能节约时间，又能降低成本。

新建具有直接空气捕集能力的海上风电场，既可向电网输送可再生能源，又可为碳捕集和封存提供多余的电力，从而优化大规模海上风电项目投资，实现直接的气候效益。

但这需要在施工前很早就开始进行规划，启动风电与碳捕集并举的海洋地球物理调查、环境监测和审批流程，以节省建设时间、改善环境管理。

李维维译自美国油价网